DE19703793A1

DE19703793A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Entfeuchtung von Luft

Info

Publication number: DE19703793A1
Application number: DE1997103793
Authority: DE
Inventors: Robert Schmelzer
Original assignee: Schmelzer & Schneider GmbH
Current assignee: Schmelzer & Schneider GmbH
Priority date: 1997-02-01
Filing date: 1997-02-01
Publication date: 1998-08-06

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Entfeuchten von Luft, bestehend aus einer von der zu entfeuchtenden Luft durchströmten Kammer, aus einer zweiten mit erhitzter Regenerierluft durchströmten Kammer, in der durch beide Kammern ein drehbares Rad läuft, in dessen sich die Adsorbersubstanz zwischen zwei koaxialen Mantelzylindergittern befindet, die zu entfeuchtende als auch die Regenerierluft jeweils zweimal die Adsorbermantelschicht durchströmt und gleichzeitig in der Adsorptionsphase, ein Wärmeaustausch stattfinden kann.

Bei der Klimatisierung von Räumen, in der Hauptsache bei der Kühlung und Entfeuchtung von Luft setzt man in erster Linie Kältemaschinen ein, mit denen die Außenluft unter den Taupunkt gekühlt wird. Dieses Verfahren erfordert einen hohen Energieaufwand und birgt die Kältemittelproblematik in sich.

Als alternatives Verfahren ist die Sorptionsgestützte Klimatisierung bekannt, bei der die Trennung von Kühlung und Entfeuchtung im Vordergrund steht. Im Gegensatz zur Kompressionskältemaschine, die ausschließlich elektrischen Strom benötigt, kann bei der Sorptionsgestützten Klimatisierung als Antriebsenergie sowohl elektrischer Strom als auch Wärme mit niedrigen Niveau eingesetzt werden. Ferner ist bekannt, daß die Entfeuchtung der Luft mit Entfeuchtervorrichtungen, Adsorbern, durchgeführt wird, entweder mit Festbettadsorbern oder mit dem sogenannten rotierenden Sorptionsgenerator, einem altbekannten rotierenden Regenerator zur Wärmerückgewinnung mit aufgebrachter Sorptionssubstanz. Ein bekanntes gattungsgemäßes Sorptionsrotorgerät ist beispielsweise in JP 61-252497 A, ein bekanntes gattungsgemäßes Festbettadsorbergerät ist beispielsweise in DE 44 14 061 A1 und ein bekanntes gattungsgemäßes Verfahren zur Luftentfeuchtung mit nach geschalteter Befeuchtung zur Raumklimatisierung ist im offenen Sorptionssystem mit flüssigen Sorbentien in DE 43 20 705 A1 beschrieben.

Auf den Wabenkörpern der Sorptionsrotorgeräte lassen sich gegenüber den Festbettadsorbergeräten nur geringe Mengen an Sorptionssubstanz aufbringen und damit ist die verminderte, auf die Aufnahmekapazität des Sorbens bezogene, begrenzte Wasseraufnahme verbunden. Für die Verfahrensanwendung in der Kühlung muß nach der Entfeuchtung vor der adiabatischen Befeuchtung die Wärmeabführung der Ad- und Kondensationsenthalpie über separat nachgeschaltete Wärmetauscher erfolgen. Bei den bekanntgewordenen Festbettadsorbern wird zwar eine höhere Wasseraufnahme und damit eine höhere Entfeuchterleistung pro Zeiteinheit im Vergleich zu den Rotationswabenkörperadsorbern erzielt, aber die Anströmflächen, die dem zu entfeuchtenden Luftstrom angeboten werden, sind gegenüber den Wabenkörperadsorbern sehr viel geringer. Ferner ist aus der De 44 14 061 A1 bekannt, daß die Kulissen mit den beschriebenen Siebanordnungen V-förmig mit der Spitze in Strömungsrichtung stehen. Bei kontinuierlicher Verfahrensweise bedeutet dieses die Anzahl doppelter Adsorberkulissen und zusätzliche Umschaltregelung.

Die Erfindung vermeidet die Nachteile des Standes der Technik. Es ist die Aufgabe der Erfindung, mit einfachen Mitteln eine hochwirksame Vorrichtung zur Entfeuchtung von Luft zu schaffen, die sowohl mit nach geschalteter Befeuchtereinrichtung für die Klimatisierung in Anwendung tritt als auch für die reine Luftentfeuchtung unter Nutzung der freiwerdenden Wärme mit höherem Temperaturniveau nutzbar ist und die eine kontinuierliche Verfahrensweise unter Integration einer Regenerierung bewerkstelligt.

Die Erfindung besteht darin, daß der zu entfeuchtende Luftstrom in die für die Entfeuchtung vorgesehene Kammer eingesaugt wird, durch die sich im ersten Quadranten befindende Viertelkreisadsorberschicht strömt und die freiwerdende Wärme über eine Wärmeableitungsanordnung nach außen geführt, der Luftstrom die im zweiten Quadranten befindende Viertelkreisadsorberschicht durchströmt und die Kammer nach außen trocken verläßt, gleichzeitig die der zweiten Kammerhälfte sich im dritten und vierten Quadranten befindende Sorptionsschichten von einem heißen Regenerationsluftstrom nacheinander durchströmt werden und nach Drehung des Rades im Halbkreis für die nächste Entfeuchtung aktiviert sind.

Dazu benötigt man eine Vorrichtung, in der ein um die Achse drehbares Rad mit zwei koaxial und unterschiedlichem Durchmesser an den gekrümmten Flächen mit ausgestatteten Gitter oder Netzen, der dazwischen eingelagerten Sorptionssubstanz so angeordnet ist, daß der Zwischenraum des Rades die beiden Halbkreise luftdicht abschließt, sich im unteren Halbkreis eine Anordnung zur Wärmeableitung befindet und das Rad von einem Gehäuse umschlossen ist, daß die Lufteintritts und Austrittsöffnungen in der oberen und in der unteren Hälfte so angeordnet sind, daß die eintretende zu entfeuchtende und die Regenerationsluft die Sorptionsschicht je zweimal durchströmt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch die konstruktive Kombination von Rotationsadsorbern und Festbettadsorbern, dem integrierten Wärmetauscher, dem Regenerierungsteil und dem geringen benötigten Raumvolumen gegenüber den anderen Sorptionstrocknern aus.

Es hat sich als besonders zweckmäßig erwiesen, erfindungsgemäß die Verfahrenstechnischen Vorteile, die der Rotationsadsorber bietet, mit denen des Festbettadsorbers zu kombinieren um damit noch größere Vorteile gegenüber dem Stand der Technik zu erzielen.

Von Vorteil ist, daß aufgrund der Anordnung der Luftstrom sowohl zur Entfeuchtung als auch der zur Regeneration je zweimal die Sorptionsschicht durchströmt. Auf diese Weise wird ein zu entfeuchtender Luftstrom auf besonders niedrige Taupunkte herunter getrocknet und andererseits das Sorbens sehr gut regeneriert.

Besonders vorteilhaft ist bei der Entfeuchtung, daß insbesondere vor adiabatischer Befeuchtung zur Luftkühlung die integrierte Wärmeabführung aus dem Sorptionsprozeß erfindungsgemäß zwischen der ersten und zweiten Sorptionsschicht über Heatpipes oder einfache Rohrbündel mit besonders gut wärmeleitendem Metall stattfindet und die Wärme an einen außen sich befindlichen Tauscher abgeführt werden kann.

Überraschenderweise stellte sich ein enorm hoher Wirkungsgrad bei der Wärmeabführung dadurch heraus, daß erfindungsgemäß die Anordnung der Wärmeableitung aus dem Sorptionsprozeß direkt hinter der ersten und vor der zweiten Sorptionsschicht angeordnet ist.

Wird die entfeuchtete Luft nicht zur Erzeugung von Kaltluft wiederbefeuchtet, sondern für Trocknungen mit höherem Temperaturniveau benötigt, läßt man zweckmäßigerweise die Funktion des Wärmeabführsystems aus dem Sorptionsprozeß unberücksichtigt.

Vorteilhaft für das Erreichen des hohen Entfeuchtungswirkungsgrades ist die, gegenüber den Festbettadsorbern, erfindungsgemäß größere Anströmfläche der Luftströme an das Sorbensbett durch die Krümmung der Radkonstruktion.

Das Wesen der Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert:

In die Kammer 1 wird über ein Gebläse die zu entfeuchtende Luft - die Luftströme sind durch Pfeile gekennzeichnet - durch das Gitter 2 durch die erste Schicht des Sorbens 3.1 eingesaugt und die auftretende Wärme über das Wärmeableitungssystem 4 an den äußeren Wärmetauscher 5 abgegeben. Danach wird der Luftstrom gezwungen, dadurch daß der Rahmen des Gehäuses 6 den freien Weg verschließt, über das Sorbensschichtsegment 3.2 nach außen zu treten. Wenn die Sorptionsaufnahmekapazität des Sorbens in den Schichten 3.1 und 3.2 erschöpft ist, wird das Rad 7 über die Narbe 8 um 180 Grad gedreht und die Sorptionssubstanz zur Regeneration der Kammer 9 zugeführt. Die heiße Regenerierluft wird gezwungen durch die Sorptionsschichten 3.3 und 3.4 zu strömen und das vorher sorbierte Wasser nach außen zu transportieren.

Bezugszeichenliste

1

Entfeuchtungs-Kammer

2

Gitter

3.1

-

3.4

Sorptionsschichten

4

Wärmeableitungssystem

5

Wärmetauscher

6

Gehäuse

7

Rad

8

Narbe

9

Regenerations-Kammer

Claims

1. Verfahren zur Entfeuchtung von Luft dadurch gekennzeichnet,
daß man zu trocknende Luft in einer Vorrichtung nacheinander durch zwei oder mehrere gekrümmte Schichten von Sorptionsmaterial führt,
daß die auftretende Wärme aus dem Luftstrom zwischen den Sorptionsschichten nach außen abgeführt wird,
daß die Sorptionsschichten durch Drehung des Sorptionsrades um 180 Grad nacheinander in der Reihenfolge regeneriert werden, wie die Reihenfolge des Sorptionsvorganges stattfindet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeableitung an einen außenliegenden Wärmetauscher über ein Heatpipe- System oder ein Bündel von gut wärmeleitendem Metall erfolgt.

3. Vorrichtung zur Entfeuchtung von Luft, bestehend aus einem Gehäuse, einem um die Achse drehbarem Rad mit zwei oder mehreren in unterschiedlichen Durchmessern angeordneten Rahmen auf denen Netze oder Gitter befestigt sind, zwischen diesen Sorptionsmaterial eingelagert ist und einem Wärmeabführsystem.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse aus zwei getrennten Kammern als Arbeitskreise aufgebaut ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse in vier gleiche Segmente aufgeteilt ist, jedes Segment nach außen, zur äußeren in dem Segment befindender Gitterschicht zeigend, eine Lufteintritts- oder Luftaustrittsöffnung aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei Segmente in einer Kammer miteinander so verbunden sind, daß der Luftstrom durch die Segmente nur über die Sorbentienschichten und dem zwischen den Schichten und der Radnarbe liegenden Hohlraum von einem Segment zum anderen gelangen kann.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kammer, in der die Entfeuchtung stattfindet, zwischen den Sorptionsschichten ein Wärmeabführungssystem angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sorptionssubstanz zwischen zwei oder mehreren Gittern oder Netzen dicht gepackt und unverrutschbar eingespannt ist.